JP2009176878A - Electromagnetic actuator and injector of common-rail type diesel engine including the same actuator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電磁アクチュエータ及びこれを具備するコモンレール式ディーゼルエンジンのインジェクタに関する。 The present invention relates to an electromagnetic actuator and an injector of a common rail type diesel engine including the same.
従来、例えばディーゼルエンジンの各気筒に高圧の燃料を供給する燃料噴射システムとして、燃料タンクから供給された燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、同高圧燃料ポンプによって加圧された燃料を高圧状態で貯留するコモンレールと、同コモンレールに貯留された燃料を各気筒に噴射供給するインジェクタとを備えた、いわゆるコモンレール式燃料噴射システムが知られている。 Conventionally, for example, as a fuel injection system that supplies high-pressure fuel to each cylinder of a diesel engine, a high-pressure fuel pump that pressurizes fuel supplied from a fuel tank and fuel pressurized by the high-pressure fuel pump are stored in a high-pressure state. There is known a so-called common rail fuel injection system that includes a common rail that performs fuel injection and an injector that injects fuel stored in the common rail into each cylinder.
こうしたコモンレール式燃料噴射システムのインジェクタは、噴孔を開閉するニードル弁と、同ニードル弁を噴孔側に付勢するスプリングと、ニードル弁を開閉制御するための背圧制御室と、背圧制御室に接続された溢流通路の開口を開閉する電磁弁とを備えている(例えば特許文献1、特許文献2参照)。
The injector of the common rail fuel injection system includes a needle valve that opens and closes a nozzle hole, a spring that biases the needle valve toward the nozzle hole, a back pressure control chamber that controls opening and closing of the needle valve, and back pressure control. And an electromagnetic valve that opens and closes the opening of the overflow passage connected to the chamber (see, for example,
また、この電磁弁は、電磁石の電磁力に基づいて変位する可動部と、軸受に支持されて可動部とともに変位する駆動軸と、同駆動軸に形成された弁部とを備え、電磁石の通電制御を通じて可動部及び駆動軸を変位させることにより開閉駆動する。そして、電磁弁が開弁すると、背圧制御室の燃料が溢流通路に流出して背圧制御室の燃料圧が低下するため、ニードル弁が噴孔を開放し、同噴孔から燃料が噴射される。一方、電磁弁が閉弁すると、コモンレールから燃料が供給されて背圧制御室の圧力が高圧に維持されるため、スプリングの付勢力によりニードル弁が噴孔を閉鎖し燃料噴射が停止される。
ところで、こうしたコモンレール式燃料噴射システムにおいては一般に、パイロット噴射やポスト噴射、あるいは分割噴射等の短期間に微少な量の燃料を噴射する多段噴射が実行されるため、精密な燃料噴射制御が要求される。しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載のものも含め、従来のコモンレール式燃料噴射システムにおけるインジェクタでは、その電磁弁を開閉駆動する際に可動部や駆動軸の慣性力が作用するため、電磁弁の作動応答性が低く、これが燃料噴射制御の精度向上を阻害する要因となっている。
By the way, in such a common rail type fuel injection system, in general, multistage injection that injects a minute amount of fuel in a short period of time such as pilot injection, post injection, or split injection is executed, and thus precise fuel injection control is required. The However, in injectors in conventional common rail fuel injection systems, including those described in
なお、こうした作動応答性にかかる問題は、上述したようなコモンレール式燃料噴射システムのインジェクタなどに用いられる電磁弁に限らず、電磁石の電磁力によって駆動する電磁アクチュエータにおいても概ね共通するものとなっている。 Such problems related to operation responsiveness are not limited to the electromagnetic valves used in the injectors of the common rail fuel injection system as described above, but are generally common to electromagnetic actuators driven by electromagnetic force of electromagnets. Yes.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電磁石の電磁力によって駆動する電磁アクチュエータにおいて、その作動応答性を向上させることにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to improve the operation responsiveness of an electromagnetic actuator that is driven by the electromagnetic force of an electromagnet.
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、電磁石の電磁力に基づいて変位する可動部と、前記可動部とともに変位する駆動軸とを備える電磁アクチュエータにおいて、前記可動部及び前記駆動軸はセラミックス材料によって形成されるとともに、前記可動部には磁化可能な磁性体が担持されてなることを要旨とする。
In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
The invention according to
同構成によれば、可動部はセラミックス材料からなるものの磁性体を担持させるようにしているためこれに磁化性を付与することができる。そして、可動部及び駆動軸をいずれもセラミックス材料により形成するようにしているため、可動部及び駆動軸の軽量化を図ることができ、電磁アクチュエータにおいてその作動応答性を向上させることができるようになる。 According to this configuration, since the movable portion is made of a ceramic material and carries a magnetic body, it can be provided with magnetizability. Since both the movable part and the drive shaft are made of a ceramic material, the weight of the movable part and the drive shaft can be reduced, and the operation response of the electromagnetic actuator can be improved. Become.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電磁アクチュエータにおいて、前記駆動軸及び可動部の少なくとも一方はその変位に際して案内部により案内されるものであることを要旨とする。
The gist of the invention according to
同構成によれば、駆動軸や可動部がセラミックス材料によって形成されているため、金属材料によって形成される場合と比較して案内部により案内される部位の摩耗や焼き付きの発生を抑制することできる。 According to this configuration, since the drive shaft and the movable portion are made of a ceramic material, it is possible to suppress the occurrence of wear and seizure of the portion guided by the guide portion as compared with the case of being formed of a metal material. .
また、可動部に対して磁化性を付与するための具体的な構成としては、請求項3に記載の発明によるように、磁性体粉末を混合したセラミックス粉末を焼結成形することにより可動部を形成する、といった構成や、請求項4に記載の発明によるように、可動部において電磁石と対向する面に磁性体からなる磁性体層を積層する、といった構成を採用することができる。 Further, as a specific configuration for imparting magnetizability to the movable part, as in the invention according to claim 3, the movable part is formed by sintering a ceramic powder mixed with a magnetic powder. It is possible to adopt a configuration in which a magnetic material layer made of a magnetic material is laminated on a surface of the movable portion facing the electromagnet as in the invention described in claim 4.
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータにおいて、前記可動部及び前記駆動軸はセラミックス粉末を焼結することにより一体成型されてなることを要旨とする。 A fifth aspect of the present invention is the electromagnetic actuator according to any one of the first to fourth aspects, wherein the movable portion and the drive shaft are integrally molded by sintering ceramic powder. And
同構成によれば、可動部及び駆動軸を各別に形成した後にそれらを接合する構成と比較し、電磁アクチュエータの生産効率を向上させることができる。なお、請求項3に記載の発明に上記構成を適用する場合には、磁性体粉末を均一に分散させたセラミックス粉末を焼結用の型に投入して可動部及び駆動軸を一体成型するようにしてもよいし、あるいは焼結用の型において可動部となる部分に磁性体粉末を偏在させた状態で可動部及び駆動軸を一体成型するようにしてもよい。ただし、磁性体粉末はセラミックス粉末よりも比重が大きいため、軽量化を図る上では後者の成型方法を採用するのが望ましい。また、請求項4に記載の発明に上記構成を適用する場合には、可動部及び駆動軸を一体成型した後、可動部に磁性体を積層することにより磁性体層を形成するようにする。 According to this configuration, the production efficiency of the electromagnetic actuator can be improved as compared with a configuration in which the movable portion and the drive shaft are separately formed and then joined together. When the above configuration is applied to the invention described in claim 3, ceramic powder in which magnetic powder is uniformly dispersed is put into a sintering mold so that the movable part and the drive shaft are integrally molded. Alternatively, the movable portion and the drive shaft may be integrally formed in a state where the magnetic powder is unevenly distributed in the portion that becomes the movable portion in the sintering mold. However, since the magnetic substance powder has a higher specific gravity than the ceramic powder, it is desirable to adopt the latter molding method in order to reduce the weight. In addition, when the above configuration is applied to the invention described in claim 4, after the movable portion and the drive shaft are integrally formed, the magnetic material layer is formed by laminating the magnetic material on the movable portion.
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電磁アクチュエータを具備するコモンレール式ディーゼルエンジンのインジェクタであって、前記電磁アクチュエータを内蔵するとともに燃料通路が形成されたハウジングと、同ハウジングに往復動可能に支持されるとともに前記燃料通路の燃料圧に基づいて噴孔を開閉するニードル弁と、前記ハウジングに形成されて前記燃料通路から燃料を溢流させる溢流通路とを備え、前記駆動軸には前記溢流通路を開閉する弁部が形成され、前記電磁石の通電制御を通じて前記駆動軸を駆動することにより、前記溢流通路を前記弁部にて閉鎖し前記燃料通路から前記溢流通路への燃料の溢流を停止して燃料噴射を停止する一方、前記溢流通路を開放し前記燃料通路から前記溢流通路に燃料を溢流させて燃料噴射を実行することを要旨とする。 A sixth aspect of the invention is an injector of a common rail type diesel engine comprising the electromagnetic actuator according to any one of the first to fifth aspects, wherein the electromagnetic actuator is incorporated and a fuel passage is formed. A housing, a needle valve that is supported in the housing so as to be reciprocable and that opens and closes a nozzle hole based on a fuel pressure in the fuel passage, and an overflow passage that is formed in the housing and overflows fuel from the fuel passage A valve portion for opening and closing the overflow passage is formed on the drive shaft, and the drive shaft is driven through energization control of the electromagnet to close the overflow passage at the valve portion. Fuel overflow from the fuel passage to the overflow passage is stopped to stop fuel injection, while the overflow passage is opened and fuel flows from the fuel passage to the overflow passage. It was allowed to overflow and be required to run the fuel injection.
コモンレール式ディーゼルエンジンのインジェクタにおいては、パイロット噴射やポスト噴射、あるいは分割噴射等、短期間に微少な量の燃料を噴射する多段噴射が実行されるため、高い作動応答性が要求される。この点、請求項6に記載の構成によれば、高い作動応答性をもって燃料噴射を実行することができ、より精密な燃料噴射制御を行うことができるようになる。 In an injector of a common rail type diesel engine, high operation responsiveness is required because multistage injection for injecting a minute amount of fuel in a short period of time, such as pilot injection, post injection, or split injection, is executed. In this regard, according to the configuration of the sixth aspect, fuel injection can be executed with high operation responsiveness, and more precise fuel injection control can be performed.
(第1の実施形態)
以下、本発明にかかるコモンレール式ディーゼルエンジンのインジェクタを具体化した第1の実施形態について、図1を参照して説明する。本実施形態にかかるインジェクタ1は、図示しないコモンレールに接続されるとともに、同コモンレールに貯留された高圧燃料を機関運転状態に基づいて設定される燃料噴射時期及び噴射態様をもって燃焼室(図示略)に噴射供給する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which an injector of a common rail diesel engine according to the present invention is embodied will be described with reference to FIG. The
同図1に示すように、このインジェクタ1のハウジング2には、コモンレールに接続される供給通路4と、燃料を燃料タンク(図示略)に戻すためのリターン通路5がその内部に形成されている。また、ハウジング2の先端側部分(同図の下側部分)には、供給通路4から高圧燃料が供給されるサック27と、このサック27の内部とハウジング2の外部とを連通する複数の噴孔3が形成されている。これら噴孔3は、ハウジング2により収容されたニードル弁23によって開閉される。このニードル弁23は噴孔3を開閉するための弁部24と、ハウジング2によって往復動可能に支持されたフランジ28とを備えている。このフランジ28の先端面にはサック27の燃料圧が作用し、この燃料圧に基づく力によってニードル弁23は開弁方向に付勢される。
As shown in FIG. 1, a
また、ハウジング2の内部にはシリンダ8が形成されるとともに、同シリンダ8の内部にはピストン21が往復動可能に収容されている。このピストン21は連結軸22を介してニードル弁23に連結されている。そしてこれらピストン21及び連結軸22を含め、ニードル弁23はハウジング2の内部に設けられたスプリング25によって閉弁方向に付勢されている。
A cylinder 8 is formed inside the
また、シリンダ8の内部には、その内壁面とピストン21の基端側(図1の上側)の面とによって背圧制御室20が区画形成されている。この背圧制御室20にはコモンレールから供給通路4を通じて燃料が供給される。そして、この背圧制御室20の燃料圧に基づいてピストン21の往復動が制御され、これに伴ってニードル弁23が開閉駆動する。
Further, a back
ハウジング2において背圧制御室20の基端側には、オリフィスプレート16が嵌め込まれている。このオリフィスプレート16のほぼ中央部には背圧制御室20に通じるオリフィス孔17が形成されている。
In the
次に、ハウジング2に内蔵された燃料噴射制御用の電磁アクチュエータ、具体的には、オリフィスプレート16のオリフィス孔17を開閉することにより背圧制御室20の燃料圧を制御する電磁弁10について、図2を併せ参照して説明する。
Next, an
この電磁弁10は、電磁石11と、この電磁石11の電磁力に基づいて変位する円板状の可動部12と、同可動部12とともに変位する駆動軸13とを備えている。この駆動軸13は、オリフィスプレート16の基端側に位置してハウジング2に固定された軸受18により往復動可能に支持されるとともに、その先端部にオリフィス孔17を開閉する弁部14が取り付けられている。なお、弁部14によってオリフィス孔17が閉鎖された状態において、可動部12と軸受18とが接触しないように、駆動軸13において可動部12の基端側に位置する部分の長さが設定されている。
The
また、ハウジング2の内部において、軸受18の基端側には、リターン通路5が接続される収容空間2C及び溝2Aが形成されている。そして、溝2Aには電磁石11が、収容空間2Cには可動部12がそれぞれ収容されている。この可動部12には、収容空間2Cにおいて同可動部12よりも先端側に位置する部分と基端側に位置する部分とを連通するための連通孔19が複数形成されている。
In the
また、駆動軸13は、可動部12の中心部からその先端側及び基端側に延伸するとともに、その先端側部分が軸受18に挿入されて支持されている。この軸受18の内周面には駆動軸13の軸線方向に沿って延びる排出溝18aが形成されている。したがって、背圧制御室20は、オリフィス孔17、軸受18の内部、排出溝18a、収容空間2Cを介してリターン通路5に連通可能になっている。
The
また、上述した可動部12と駆動軸13とは、磁性体粉末を含むセラミックス粉末を焼結することにより一体成型される。具体的には、焼結用の型において可動部12となる部分に、磁性体粉末をより多く偏在させた状態で可動部12及び駆動軸13が一体成型される。これにより、可動部12はセラミックス材料によって形成されるとともに磁化可能な磁性体が担持されることとなる。ここで、セラミックス粉末としては、例えば炭化アルミニウム、炭化タングステン、窒化硅素、炭化硅素等の粉末が用いられ、磁性体粉末としては鉄、コバルト、ニッケル等の磁性材料の粉末が用いられる。そして、このように可動部12及び駆動軸13を一体成型した後、駆動軸13の先端部に弁部14が取り付けられる。なお、電磁石11の電磁力によって可動部12が吸引されるために必要な磁性体粉末の量、偏在態様等は、電磁弁10の各構成の設計値に基づき算出された理論値や実験に基づき設定された実験値等によって決定されている。
Moreover, the
また、弁部14は、燃料噴射に際してオリフィスプレート16に衝突するものであるため、耐摩耗性や耐衝撃性に優れた金属材料あるいはセラミックス材料により形成するのが望ましい。またここでは、可動部12及び駆動軸13を一体成型した後、駆動軸13の先端部に別部材として形成した弁部14を取り付ける構成を例示したが、駆動軸13と一体成型するようにしてもよい。またこの場合、駆動軸13と同一の材料によって弁部14を形成してもよいが、焼結用の型において弁部14となる部位に駆動軸13とは異なる焼結材料、好ましくはより高い耐摩耗性及び耐衝撃性を有する材料を偏在させることにより、同弁部14を駆動軸13と一体成型することもできる。
Moreover, since the
ハウジング2において駆動軸13の先端部13aと対向する部分には、可動部12が電磁石11に吸引される際に駆動軸13の先端部13aと当接して可動部12と電磁石11との衝突を回避するためのストッパ7が形成されている。このストッパ7には駆動軸13の軸線方向に沿って延びる孔2Bが形成されるとともに、駆動軸13をオリフィス孔17側に付勢するスプリング15が収容されている。
In the
インジェクタ1の燃料噴射制御は、エンジンの各種制御を総括して行う電子制御装置6によって実行される。この電子制御装置6は、CPUやメモリ、電磁石11に電流を供給する駆動回路の他、各種センサからの出力信号が取り込まれる入力回路等(いずれも図示略)を備えている。そして、電子制御装置6は、各種センサの入力信号に基づき燃料噴射時期及び噴射態様を設定し、それらに基づいて電磁石11を通電制御することにより燃料噴射を実行する。
The fuel injection control of the
具体的には、電磁石11の電磁力により可動部12が吸引されると、可動部12とともに駆動軸13が電磁石11側に変位する。そして、この変位に伴ってオリフィスプレート16から弁部14が離間してオリフィス孔17が開放されることにより、背圧制御室20の燃料はオリフィス孔17、軸受18の内部、排出溝18a、収容空間2Cを介してリターン通路5に流出し、同背圧制御室20の燃料圧が低下する。したがって、サック27の燃料圧によってニードル弁23が開弁方向に移動して噴孔3が開放され、同噴孔3から燃料が噴射される。
Specifically, when the
一方、電磁石11の通電が停止されると、スプリング15の付勢力により駆動軸13がオリフィス孔17側に付勢されて弁部14がオリフィスプレート16に当接し、オリフィス孔17が閉鎖される。これにより、背圧制御室20の燃料圧が高くなるため、スプリング25の付勢力及び背圧制御室20の燃料圧に基づく付勢力によってニードル弁23が噴孔3側に付勢されてニードル弁23の弁部24がシート部26に当接し、噴孔3が閉鎖されて燃料噴射が停止される。
On the other hand, when the energization of the electromagnet 11 is stopped, the
なお、供給通路4、サック27及び背圧制御室20がニードル弁23に燃料圧を供給する燃料通路に相当するとともに、オリフィス孔17、軸受18の内部、排出溝18a、収容空間2C及びリターン通路5が燃料通路から燃料を溢流させる溢流通路に相当する。また、駆動軸13を往復動可能に支持する軸受18は、同駆動軸13が変位する際にこれを案内する案内部に相当する。
The supply passage 4, the
以上説明した第1の実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)可動部12及び駆動軸13をいずれもセラミックス材料により形成するようにしているため、可動部12及び駆動軸13の軽量化を図ることができ、電磁弁10においてその作動応答性を向上させることができるようになる。したがって、本実施形態のように、パイロット噴射やポスト噴射、あるいは分割噴射等、短期間に微少な量の燃料を噴射する多段噴射が実行されるコモンレール式ディーゼルエンジンのインジェクタ1にあっても、高い作動応答性をもって燃料噴射を実行することができ、より精密な燃料噴射制御を行うことができるようになる。
According to 1st Embodiment described above, there can exist the following effects.
(1) Since both the
(2)また、駆動軸13はその先端側部分が軸受18により支持されて往復動するため、同支持部分に摩耗や焼き付きが発生しやすいが、同駆動軸13をセラミックス材料によって形成するようにしているため金属系材料と比較して、耐摩耗性及び耐焼付性を高めることができる。
(2) Further, the
(3)可動部12及び駆動軸13を一体成型するようにしているため、それら各別に形成した後にそれらを接合する構成と比較し、電磁弁10の生産効率についてその向上を図ることができるようになる。
(3) Since the
(4)可動部12に磁性体粉末を偏在させているため、磁性体粉末を均一に分散させたセラミックス粉末を焼結用の型に投入して可動部12及び駆動軸13を一体成型する構成と比較して磁性体粉末の量を少なくすることができ、一層の軽量化を図ることができるようになる。
(4) Since the magnetic powder is unevenly distributed in the
(5)可動部12を金属系材料のみで形成せず、金属系材料及びセラミックス材料の混合材料によって形成しているため、燃料に含まれる金属不純物が可動部12に付着してデポジットとして堆積することを抑制することができ、これに起因する電磁弁10の作動性の悪化を抑制することができるようになる。
(5) Since the
(第2の実施形態)
以下、エンジンの吸気弁を駆動するための電磁アクチュエータに本発明を適用した第2の実施形態について図3を参照して説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment in which the present invention is applied to an electromagnetic actuator for driving an intake valve of an engine will be described below with reference to FIG.
同図3に示すように、吸気弁200が設けられるシリンダヘッド42には、吸入空気が供給される吸気ポート43が形成されている。また、この吸気ポート43の周縁には、同吸気弁200の弁体35が離着座する弁座44が形成されている。そして、弁体35によって吸気ポート43が開閉されることにより、吸入空気が燃焼室41に供給される。
As shown in FIG. 3, the
吸気弁200のハウジング(図示略)に内蔵される電磁アクチュエータ30は、アッパコア50及びアッパコイル51からなる閉弁用電磁石32と、ロアコア60及びロアコイル61からなる開弁用電磁石33と備えている。これらに加え、電磁アクチュエータ30は、電磁石32,33の間に配置されるとともに電磁石32,33の電磁力に基づき変位する円板状の可動部31と、同可動部31とともに変位する駆動軸34とを備えている。そして、上記弁体35は、この駆動軸34の先端部(同図の下側部分)に取り付けられている。
The electromagnetic actuator 30 built in the housing (not shown) of the
これら可動部31と駆動軸34とは、炭化アルミニウム、炭化タングステン、窒化硅素、炭化硅素等のセラミックス粉末を焼結することにより一体成型される。また、可動部31において電磁石32,33と対向するそれぞれの面には、磁性体からなる磁性体層31a,31bがそれぞれ積層されている。これら磁性体層31a,31bは、可動部31と駆動軸34とが一体成型された後に、可動部31の両面にそれぞれ積層される。これにより、可動部31は、セラミックス材料によって形成されるとともに磁化可能な磁性体が担持されることとなる。なお、磁性体層31a,31bは、鉄、コバルト、ニッケル等の磁性材料で構成されている。また、電磁石32,33の電磁力によって可動部31が吸引されるために必要な磁性体層の厚さ、形状等は、電磁アクチュエータ30の各構成の設計値に基づき算出された理論値や、実験に基づき設定された実験値によって決定されている。
The
駆動軸34は、可動部31の中心部からその両側に略垂直に延伸するとともに、アッパコア50の中心部の孔50a、ロアコア60の中心部の孔60a、及びシリンダヘッド42に形成された孔42aに往復動可能に挿入され支持されている。また、この駆動軸34の基端部(同図の上側部分)に固定されたアッパリテーナ53と吸気弁200のハウジングに設けられたアッパキャップ52との間には、駆動軸34及び弁体35を開弁方向に付勢するアッパスプリング54が設けられている。一方、駆動軸34の軸方向における略中央部に固定されたロアリテーナ63とシリンダヘッド42との間には、駆動軸34及び弁体35を閉弁方向に付勢するロアスプリング64が設けられている。なお、駆動軸34を往復動可能に支持するアッパコア50、ロアコア60、及びシリンダヘッド42は、同駆動軸34が変位する際にこれを案内する案内部に相当する。
The
吸気弁200の開閉制御は、エンジンの各種制御を総括して行う電子制御装置40によって実行される。この電子制御装置40は、CPUやメモリ、電磁石32,33の各コイル51,61に電流を供給する駆動回路の他、弁体35の変位量を検知する変位量センサや内燃機関に設けられた各種センサからの検出信号が取り込まれる入力回路(いずれも図示略)等を備えている。そして、各種センサの入力信号に基づき吸気弁200の開閉時期及び開閉態様を設定し、それらに基づいて電磁石32,33をそれぞれ通電制御することにより電磁力を発生させて吸気弁200を開閉制御する。
The opening / closing control of the
具体的には、開弁用電磁石33の電磁力により吸引されて可動部31が電磁石33の方向に変位すると、この変位に伴って、駆動軸34及び弁体35が開弁方向に変位する。これにより、弁体35が弁座44から離座して吸気ポート43が開放され、燃焼室41に吸入空気が供給される。
Specifically, when the
一方、閉弁用電磁石32の電磁力により吸引されて可動部31が同電磁石32の方向に変位すると、この変位に伴って、駆動軸34及び弁体35が閉弁方向に変位する。これにより、弁体35が弁座44に着座して吸気ポート43が閉鎖され、燃焼室41への吸入空気の供給が停止される。
On the other hand, when the
以上説明した第2の実施形態によれば、以下の(6)及び(7)に示す作用効果を奏することができる。
(6)可動部31及び駆動軸34をいずれもセラミックス材料により形成するようにしているため、可動部31及び駆動軸34の軽量化を図ることができ、電磁アクチュエータ30の作動応答性を向上させることができるようになる。したがって、本実施形態のように、機関運転状態に基づいて吸気ポート43を精密に開閉制御することが要求される吸気弁200にあっても、高い作動応答性をもってこれを開閉駆動することができる。したがって、より精密な開閉制御を行うことができ、ひいては機関出力の向上や機関始動時の早期安定化を図ることができるようになる。
According to the second embodiment described above, the following effects (6) and (7) can be obtained.
(6) Since both the
(7)また、駆動軸34はアッパコア50、ロアコア60及びシリンダヘッド42に支持されて往復動するため、その支持部分には摩耗や焼き付きが発生しやすいが、同駆動軸34をセラミックス材料によって形成するようにしているため金属系材料と比較して耐摩耗性及び耐焼付性を高めることができる。
(7) Since the
(第3の実施形態)
以下、ガソリンエンジンのインジェクタを駆動するための電磁アクチュエータに本発明を適用した第3の実施形態について図4を参照して説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment in which the present invention is applied to an electromagnetic actuator for driving an injector of a gasoline engine will be described with reference to FIG.
同図4に示されるように、このインジェクタ100のハウジング102の内部には、その基端側(図4の上側)から先端側(図4の下側)に延びる燃料通路104が形成されている。また、ハウジング102の先端側部分(同図の下側部分)には、ハウジング102の内部と外部とを連通する複数の噴孔103が形成されている。
As shown in FIG. 4, a
ハウジング102に内蔵される電磁弁110は、上記第1の実施形態と同様に、電磁石111と、同電磁石111の電磁力に基づいて変位する可動部112と、同可動部112とともに変位する駆動軸113とを備えている。これら可動部112と駆動軸113は、セラミックス粉末を焼結することにより一体成型される。なおこの場合、第1の実施形態と同様、焼結用の型において可動部112となる部分に磁性体粉末をより多く偏在させた状態で可動部112及び駆動軸113が一体成型される。可動部112には、燃料通路104において同可動部112よりも基端側に位置する部分と先端側に位置する部分とを連通するための連通孔119が複数形成されている。この可動部112の外周部分は、ハウジング102に形成された案内部116に当接されており、この案内部116によってその変位が案内される。また、駆動軸113には、噴孔103を開閉する弁部114が一体に形成されている。
As in the first embodiment, the
駆動軸113の基端部とハウジング102の内部に固定された筒状部材107と間には、駆動軸113、すなわち弁部114を閉弁方向に付勢するスプリング115が設けられている。
Between the base end portion of the
インジェクタ100の燃料噴射制御は、エンジンの各種制御を総括して行う電子制御装置106によって実行される。この電子制御装置106は、同機関に設けられた各種センサの入力信号に基づき燃料噴射時期及び噴射態様を設定し、それらに基づいて電磁石111を通電制御することにより燃料噴射を実行する。
The fuel injection control of the
具体的には、電磁石111の電磁力により可動部112が吸引されると、可動部112とともに駆動軸113が電磁石111側に変位する。そして、この変位に伴って噴孔103が開放されることにより同噴孔103から燃料が噴射される。
Specifically, when the
一方、電磁石111への通電が停止されると、スプリング115の付勢力によって駆動軸113が噴孔103を閉鎖する方向に移動し、同噴孔103が弁部114によって閉鎖されて燃料噴射が停止される。
On the other hand, when the energization of the
以上説明した第3の実施形態によれば、上記(3)〜(5)に準ずる作用効果に加え、以下の(8)及び(9)に示す作用効果を奏することができる。
(8)可動部112及び駆動軸113をいずれもセラミックス材料により形成するようにしているため、可動部112及び駆動軸113の軽量化を図ることができ、電磁弁110においてその作動応答性を向上させることができるようになる。したがって、この電磁弁110を適用したインジェクタ100では、高い作動応答性をもって燃料噴射を実行することができる。
According to 3rd Embodiment described above, in addition to the effect similar to said (3)-(5), there can exist the effect shown to the following (8) and (9).
(8) Since both the
(9)また、可動部112はその外周部分が案内部116に支持されて往復動するため、同外周部分には摩耗や焼き付きが発生しやすいが、同可動部112をセラミックス材料によって形成するようにしているため、金属系材料のみからなる場合と比較して耐摩耗性及び耐焼付性を高めることができる。
(その他の実施形態)
なお、この発明は、上記各実施の形態にて例示した構成に限定されるものではなく、同実施の形態を適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
(9) Further, since the outer peripheral portion of the
(Other embodiments)
In addition, this invention is not limited to the structure illustrated in each said embodiment, It can also implement as the following forms which changed the same embodiment suitably, for example.
・上記第2の実施形態では、電磁アクチュエータを吸気弁に適用する例を示したが、排気弁に適用してもよい。この場合であっても、高い作動応答性をもって排気弁の開閉駆動することができるようになる。 In the second embodiment, the electromagnetic actuator is applied to the intake valve. However, the electromagnetic actuator may be applied to the exhaust valve. Even in this case, the exhaust valve can be opened and closed with high operation responsiveness.
・上記第1の実施形態では、駆動軸13に別部材として形成した弁部14を取り付ける例を示したが、弁部を駆動軸と一体に形成する構成を採用することもできる。
・上記第1の実施形態では、可動部12の部分に磁性体粉末を偏在させた状態で可動部12及び駆動軸13を一体成型する例を示した。また、上記第2の実施形態では、可動部31及び駆動軸34を一体成型した後に可動部31において電磁石32,33と対向する面に磁性体層31a,31bをそれぞれ積層する例を示した。しかし、可動部及び駆動軸がセラミックス材料によって形成されるとともに可動部には磁化可能な磁性体が担持されているのであればこれらの例に限られない。例えば、上記第1の実施形態において、上記第2の実施形態に例示したように、可動部に磁性体層を積層して磁性体を担持させるようにしてもよい。この場合であっても、上記(1),(2),(5)に示す作用効果を奏することができる。また、上記第2の実施形態において、上記第1の実施形態に例示したように、可動部に磁性体粉末を混合することにより磁性体を担持させるようにしてもよい。この場合であっても、上記(3),(4),(6),(7)に準ずる作用効果を奏することができる。
-Although the example which attaches the
In the first embodiment, the example in which the
・上記第1の実施形態では、可動部12の部分に磁性体粉末を偏在させた状態で可動部12及び駆動軸13を一体成型する例を示したが、可動部12及び駆動軸13を各別の型によって成型し、両者を接合することによりそれらを一体化するようにしてもよい。具体的には、磁性体粉末を混合したセラミックス粉末によって中央部に孔が形成された円板状の可動部を成型する一方、セラミックス粉末によって駆動軸の部分を成型し、可動部の孔に駆動軸を挿入して両者を接合するようにすればよい。
In the first embodiment, the example in which the
・上記第1の実施形態では、可動部12の部分に磁性体粉末を偏在させた状態で可動部12及び駆動軸13を一体成型する例を示した。しかし、可動部及び駆動軸の全体に磁性体粉末を均一に分散させたセラミックス粉末を焼結用の型内に投入してこれら可動部及び駆動軸を一体成型するようにしてもよい。この場合には、可動部に磁性体粉末を偏在させた状態で可動部及び駆動軸を一体成型する構成と比較し、電磁アクチュエータの生産効率について向上させることができる。なお、電磁アクチュエータの作動応答性の観点からは可動部及び駆動軸は軽いことが好ましいこと、磁性体粉末はセラミックス粉末よりも比重が大きいため磁性体粉末はできるだけ少ないことが好ましいこと、電磁石の電磁力によって吸引されるに足りる磁性が可動部には必要であること、等を考慮して混合する磁性体粉末の量を決定することが望ましい。
In the first embodiment, the example in which the
・上記各実施形態では、エンジンの各種弁に設けられる電磁アクチュエータとして本発明を具体化したが、本発明の適用対象はこれらに限られるものではない。要するに、電磁石の電磁力によって駆動される可動部及び駆動軸を備える電磁アクチュエータであればいずれのものに対しても本発明を適用することは可能であり、その場合においても、可動部及び駆動軸の作動応答性を向上させることができるようになる。 In each of the above embodiments, the present invention is embodied as an electromagnetic actuator provided in various valves of the engine, but the application target of the present invention is not limited thereto. In short, the present invention can be applied to any electromagnetic actuator provided with a movable portion and a drive shaft that are driven by the electromagnetic force of the electromagnet. In this case, the movable portion and the drive shaft are also applicable. It becomes possible to improve the operation responsiveness.
1,100…インジェクタ、2,102…ハウジング、2C…収容空間、3,103…噴孔、4…供給通路、5…リターン通路、6,40,106…電子制御装置、7…ストッパ、8…シリンダ、10,110…電磁弁、11,111…電磁石、12,31,112…可動部、13,34,113…駆動軸、14,24,114…弁部、15,25,115…スプリング、16…オリフィスプレート、17…オリフィス孔、18…軸受、18a…排出溝、19,119…連通孔、20…背圧制御室、21…ピストン、22…連結軸、23…ニードル弁、26…シート部、27…サック、28…フランジ、30…電磁アクチュエータ、31a,31b…磁性体層、32…閉弁用電磁石、33…開弁用電磁石、35…弁体、41…燃焼室、42…シリンダヘッド、43…吸気ポート、44…弁座、50…アッパコア、51…アッパコイル、52…アッパキャップ、53…アッパリテーナ、54…アッパスプリング、60…ロアコア、61…ロアコイル、63…ロアリテーナ、64…ロアスプリング、104…燃料通路、107…筒状部材、116…案内部、200…吸気弁。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 ... Injector, 2,102 ... Housing, 2C ... Accommodating space, 3,103 ... Injection hole, 4 ... Supply passage, 5 ... Return passage, 6, 40, 106 ... Electronic control unit, 7 ... Stopper, 8 ... Cylinder, 10, 110 ... Solenoid valve, 11, 111 ... Electromagnet, 12, 31, 112 ... Movable part, 13, 34, 113 ... Drive shaft, 14, 24, 114 ... Valve part, 15, 25, 115 ... Spring, DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記可動部及び前記駆動軸はセラミックス材料によって形成されるとともに、前記可動部には磁化可能な磁性体が担持されてなる
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。 In an electromagnetic actuator comprising a movable part that is displaced based on the electromagnetic force of an electromagnet, and a drive shaft that is displaced together with the movable part,
The movable part and the drive shaft are made of a ceramic material, and a magnetizable magnetic material is supported on the movable part.
前記駆動軸及び可動部の少なくとも一方はその変位に際して案内部により案内されるものである
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。 The electromagnetic actuator according to claim 1,
An electromagnetic actuator characterized in that at least one of the drive shaft and the movable portion is guided by a guide portion when displaced.
前記可動部は、セラミックス粉末に磁性体粉末が混合されこれらが焼結成形されてなる
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。 The electromagnetic actuator according to claim 1 or 2,
The movable actuator is formed of ceramic powder mixed with magnetic powder and sintered and molded.
前記可動部は、前記電磁石と対向する面に磁性体からなる磁性体層が積層されてなる
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。 The electromagnetic actuator according to claim 1 or 2,
An electromagnetic actuator, wherein the movable part is formed by laminating a magnetic material layer made of a magnetic material on a surface facing the electromagnet.
前記可動部及び前記駆動軸はセラミックス粉末を焼結することにより一体成型されてなる
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。 In the electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 4,
The electromagnetic actuator, wherein the movable part and the drive shaft are integrally formed by sintering ceramic powder.
前記電磁アクチュエータを内蔵するとともに燃料通路が形成されたハウジングと、同ハウジングに往復動可能に支持されるとともに前記燃料通路の燃料圧に基づいて噴孔を開閉するニードル弁と、前記ハウジングに形成されて前記燃料通路から燃料を溢流させる溢流通路とを備え、
前記駆動軸には前記溢流通路を開閉する弁部が形成され、前記電磁石の通電制御を通じて前記駆動軸を駆動することにより、前記溢流通路を前記弁部にて閉鎖し前記燃料通路から前記溢流通路への燃料の溢流を停止して燃料噴射を停止する一方、前記溢流通路を開放し前記燃料通路から前記溢流通路に燃料を溢流させて燃料噴射を実行する
ことを特徴とするコモンレール式ディーゼルエンジンのインジェクタ。 A common rail diesel engine injector comprising the electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 5,
A housing that includes the electromagnetic actuator and has a fuel passage formed therein, a needle valve that is supported in the housing so as to be reciprocable and that opens and closes a nozzle hole based on the fuel pressure in the fuel passage, and is formed in the housing. An overflow passage for overflowing fuel from the fuel passage,
The drive shaft is formed with a valve portion that opens and closes the overflow passage. By driving the drive shaft through energization control of the electromagnet, the overflow passage is closed by the valve portion, and the fuel passage is disengaged from the fuel passage. The fuel injection to the overflow passage is stopped by stopping the fuel injection, while the overflow passage is opened and the fuel is overflowed from the fuel passage to the overflow passage to execute the fuel injection. Common rail type diesel engine injector.
Priority Applications (1)
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JP2008012708A JP2009176878A (en) | 2008-01-23 | 2008-01-23 | Electromagnetic actuator and injector of common-rail type diesel engine including the same actuator |
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CN105863912A (en) * | 2015-02-10 | 2016-08-17 | 罗伯特·博世工程和商业方案私人有限公司 | Fuel injection valve for an internal combustion engine |
JP2018502445A (en) * | 2014-11-13 | 2018-01-25 | 哈爾浜工程大学 | Composite magnetic circuit double permanent magnet electromagnet and composite magnetic circuit double permanent magnet high speed solenoid valve |
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